一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料及其制备方法和应用

1.本发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚酰胺是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料。聚酰胺纤维具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。其中间位芳纶是一种开发早、应用广、产量大、发展快的耐高温纤维品种，其总量居特种纤维的第二位。其具有优异的耐高温性，良好的尺寸稳定性，优良的可纺性、防火性和耐腐蚀性。在此基础上，某些功能团的引入，可改进复合材料的一些性能，目前有些研究正在进行这方面的探索。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料及其制备方法和应用，制备方法简单易行，原料便宜，性能优异，通过酚羟基与异氰酸酯之间的高温可逆反应，可实现回收利用，减少了环境污染和资源的浪费。
4.本发明的技术方案是这样实现的：
5.本发明提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料，所述纺丝原料具有如式i所示结构：
[0006][0007]
其中，r为异氰酸酯分子内基团。
[0008]
本发明进一步保护一种上述聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料的制备方法，将含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺与二异氰酸酯交联，构建动态交联的聚酰胺材料。通过酚羟基与异氰酸酯之间的高温可逆反应，可实现回收利用，减少了环境污染和资源的浪费。
[0009]
优选地，由以下重量份的组分制备而成：含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺1-20份、二异氰酸酯1-5份、溶剂10-100份。
[0010]
所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n，n
’‑
二甲基乙酰胺、n，n
’‑
二甲基甲酰胺中的一种或混合物。
[0011]
作为本发明的进一步改进，所述含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺的制备方法为：将5-羟基间苯二甲酸与1，3-苯二甲酸在溶剂中混合均匀后，与间苯二胺进行缩聚反应，得到含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺。
[0012]
作为本发明的进一步改进，所述5-羟基间苯二甲酸与1，3-苯二甲酸的质量比为(0.01-100)∶(0-99.9)。
[0013]
作为本发明的进一步改进，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n，n
’‑
二甲基乙酰胺、n，n
’‑
二甲基甲酰胺中的一种或混合物。
[0014]
作为本发明的进一步改进，所述缩聚反应后经去离子水析出、反复水洗、干燥制得的含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺。
[0015]
作为本发明的进一步改进，所述二异氰酸酯选自脂肪族或脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、分子内含两个异氰酸酯基团的分子中的至少一种。
[0016]
作为本发明的进一步改进，所述交联反应体系中异氰酸酯基团与酚羟基的比为(0.01-1)∶1。
[0017]
本发明进一步保护一种芳香族聚酰胺类高聚物纤维，其特征在于，将上述聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料经纺丝、水洗、干燥、热拉伸后制得。
[0018]
本发明进一步保护一种上述芳香族聚酰胺类高聚物纤维在制备防护服、高温滤料、电器工业和复合材料领域中的应用。
[0019]
本发明具有如下有益效果：本发明提供一种高性能的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料的制备方法。这种具有动态交联结构的高性能的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料制备方法简单易行，原料便宜，所得动态交联的高性能的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料性能优异。通过酚羟基与异氰酸酯之间的高温可逆反应，可实现材料的交联，使其性能得到提升。
具体实施方式
[0020]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]
实施例1
[0022]
s1.含酚羟基聚间苯二甲酰间苯二胺的制备：
[0023]
将10重量份的5-羟基间苯二甲酸与间苯二甲酸按照摩尔比1∶1溶解在200重量份
的二甲基亚砜中，混合均一后加入10重量份的间苯二胺，加入6重量份吡啶18重量份的亚磷酸三苯酯作为催化剂在130℃条件下反应5h，制得含酚羟基聚间苯二甲酰间苯二胺。本实施例制得的含酚羟基聚间苯二甲酰间苯二胺经去离子水析出、多次反复洗涤、干燥。
[0024]
s2.聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料的制备：
[0025]
将10重量份实施例1中制得的含酚羟基聚间苯二甲酰间苯二胺与2重量份的二异氰酸酯溶解在100重量份n，n
’‑
二甲基乙酰胺中，混合均匀后，在80℃条件下加热12h，即得到一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料。
[0026]
s3.将步骤s2制得的聚间苯二甲酰间苯二胺经纺丝、水洗、干燥、热拉伸(同步进行热交联)，制得聚间苯二甲酰间苯二胺纤维。
[0027]
实施例2
[0028]
技术方法及流程同实施例1，与实施例1的不同之处在于，调整5-羟基间苯二甲酸与间苯二甲酸的摩尔比为0.5∶1。
[0029]
实施例3
[0030]
与实施例1的不同之处在于，调整5-羟基间苯二甲酸与间苯二甲酸的摩尔比为1∶0.5，其他条件均不改变。
[0031]
测试例1
[0032]
测试实施例1、2、3的纤维力学性能，结果见表1。测试方法执行国标gb/t14337-2008。
[0033]
表1
[0034] 断裂强力(cn)断裂伸长率(％)实施例1产物纤维201523.6实施例2产物纤维196022.3实施例3产物纤维211324.1
[0035]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料，其特征在于，所述纺丝原料具有如式i所示结构：其中，r为异氰酸酯分子内基团。2.一种如权利要求1所述聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料的制备方法，其特征在于，将含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺与二异氰酸酯交联制得。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺的制备方法为：将5-羟基间苯二甲酸与1，3-苯二甲酸在溶剂中混合均匀后，与间苯二胺进行缩聚反应，得到含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述5-羟基间苯二甲酸与1，3-苯二甲酸的质量比为(0.01-100)∶(0-99.9)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n，n
’‑
二甲基乙酰胺、n，n
’‑
二甲基甲酰胺中的一种或混合物。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述缩聚反应后经去离子水析出、反复水洗、干燥制得的含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自脂肪族或脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、分子内含两个异氰酸酯基团的分子中的至少一种。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交联反应体系中异氰酸酯基团与酚羟基的比为(0.01-1)∶1。9.一种芳香族聚酰胺类高聚物纤维，其特征在于，将权利要求1所述聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料经纺丝、水洗、干燥、热拉伸后制得。10.一种如权利要求9所述芳香族聚酰胺类高聚物纤维在制备防护服、高温滤料、电器工业和复合材料领域中的应用。

技术总结
本发明提出了一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料及其制备方法和应用，属于纺织材料技术领域。一种聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料，所述纺丝原料具有如下式所示结构，其中，R为异氰酸酯分子内基团。制备方法为将含酚羟基的线性聚间苯二甲酰间苯二胺与二异氰酸酯交联制得。本发明聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料制备方法简单易行，原料便宜，所得动态交联的高性能的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维纺丝原料性能优异。通过酚羟基与异氰酸酯之间的高温可逆反应，可实现材料的交联，使其性能得到提升。得到提升。


技术研发人员：白静 史子兴 王彦
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/7/5